USB、TYPE-C概念介绍

最近发现另一位大佬,无论是文章还是视频质量都很高,给大家推荐下。

**文天祥 (Eric Wen),**本期资料也来源于这位大佬的公众号或视频,很可惜的是去年底开始文老师便不再更新。

本期主要介绍USB、TYPE-C概念,即对大佬文章做个小总结,方便日后复习。

1、基本概念

首先要分清楚几个概念

1.1接口类型和协议

类型是接口的物理呈现,即硬件上

协议则是实现某种功能需要遵守的标准,即软件上

同一类型的接口可能包含多种协议。

USB是Universal Serial Bus(通用串行总线)的缩写,是一个外部总线标准。用于规范电脑和外部设备的连接和通讯,是应用在PC的技术。

1.2USB3.0和 type-C 接口

USB3.0 ≠ type-C,两者没有绝对的关联

有USB type-C接口不一定支持USB3.0标准

同样,支持USB3.0标准不一定就是type-C

USB3.0是一种协议标准,软件;

type-C是一种接口标准,硬件

type-C接口是在USB3.0协议之后出现的,主要用来USB3.0通信协议,type-C接口也可用在USB2.0上。

1.3常见传输标准

常见的传输标准有三种:USB2.0、USB3.0、USB type-C(简称type-C、USB-C、苹果霹雳3/雷电3、ThunderBlot 3)

2、USB的7种标准

最新一代USB是USB4,传输速度为40Gbit/s。物理接头USB type-A、USB type-B分正反面,而USB type-C不分正反。

现USB标准中,按传输速度和连接方式分为7种版本。

USB-IF正式的版本号目前只有USB2.0和USB3.2两个。

从下图可以看到USB PD是和USB标准并列的,

USB电缆最长5米,更长的距离需要HUB,常见的USB线也有3米。

USB电缆最长5米,更长的距离需要HUB,常见的USB线也有3米。

3、USB电源

USB接头默认提供一组5V供电,

通过USB PD3.0、QC4等快速充电协议,现有USB口最大可达到20V,最低3V。

一个USB的HUB最多提供500mA电流,虽也足够驱动大部分电子设备,但如果有多个HUB的话,总的电流额度也是500mA,新的1.2版规范修正为总电流不超过5A。

4、历史

俗称"三叉戟"的USB标志,

4.1 USB1.0

1996年1月发布,数据传输速率为1.5Mbit/s(Low-Speed)和12Mbit/s(Full-Speed)。无预测及通过检测功能,Full-Speed也难以达成,仅极少数出现在市场上。

4.2 USB1.1

1998年9月发布,修正1.0版已发现的问题,主要是关于USB Hubs及Full-Speed,最早被采用的修订版。

4.3 USB2.0(USB 3.1 Gen1/USB 3.2 Gen1)

USB 2.0:2000年4月发布。增加更高的数据传输速率480Mbit/s(现在称作Hi-Speed,大约57MB/s),但受限于BOT传输协议和NRZI编码方式,实际最高传输速度只有35MByte/s左右。USB 2.0中最重要规范的ECN可以在USB.org(页面存档备份,存于互联网档案馆)查到:Mini-A和Mini-B Connector ECN:2000年10月发布。规范Mini-A和Mini-B的插头及插座标准。注意不要与Micro-B插头及插座混淆。

On-The-Go Supplement 1.3:2006年12月发布。USB直连(USB On-The-Go)允许两个USb设备不经独立USB主机端直接相互通讯。实际使用中,是其中一个USB设备作为其它设备的主机端。

Battery Charging Specification 1.0:2007年3月发布。添加对充电器(有USB接口的电源适配器)的支持,当供电端(作为充电器的USB主端口)和电池连接时,它允许瞬间通过100 mA的电流。如果一个USB设备连接到专用充电器或主端口时,最大瞬间电流可达1.5 A。(该文档并未包含在USB 2.0规范中。)

Link Power Management Addendum ECN:2007年7月释出。在启用与待机间增加新的电源模式。当设备处于这个模式时不向其发送指令以减少电源消耗。所以,在启用及睡眠模式间切换要比在启用及待机模式间切换快得多。

4.4 USB3.0(USB 3.1 Gen1/USB 3.2 Gen1)

USB 3.0于2008年11月发布,速度由480Mbps大幅提升到5Gbps。USB 3.0插座通常是蓝色的,并向下兼容USB 2.0和USB 1.x。USB 3.0引入了全双工传输,USB 1.x和USB 2.0则是半双工传输

4.5 USB 3.1(USB 3.1 Gen2/USB 3.2 Gen2x1)

USB3.0推广小组于2013年7月31日宣布USB 3.1规格[10],传输速度提升为10Gb/s,比USB3.0的5Gb/s快上一倍,并向下兼容USB 2.0/1.0,如果要得到10Gb/s的传输速度仍需在主机、目标端同时具备对应的芯片才能达成,电力供应可高达100W。

4.6 USB 3.2(USB 3.2 Gen2x2)

USB 3.2的主要技术要点:

在USB Type-C接口上实现双通道,USB Type-A和Type-B不支持双通道

继续使用现有的超高速USB物理传输率和技术

一些小的规范更新,确保单双通道无缝切换。

速度方面,使用USB 3.2主机连接USB 3.2存储设备,可以实现两条通道10Gbps的传输速度,理论上也就是相当接近于20Gbps。

USB 3.2向下兼容USB 2.0和USB 1.x。另外,从USB 3.2开始,Type-C是唯一推荐的接口方案。

4.7 USB 3.2 Gen 1x2

USB 3.0(USB 3.1 Gen1)的双通道模式,速度可达10Gbps(每条通道5Gbps)。必须使用USB Type-C接口才能达到10Gbps的速度。

4.8 USB 3.2 Gen 2x2

USB 3.1 Gen2的双通道模式,速度可达20Gbps(每条通道10Gbps)。必须使用USB Type-C接口才能达到20Gbps的速度。

4.9 USB4

USB4于2019年9月3日发布。

USB4项目集成Thunderbolt 3协议,现有USB 3.2及USB 2.0也向下兼容。

USB4支持40Gbps的传输速度,但达到40Gbps的速度要求USB资料线、产品支持USB4。Type-C是唯一推荐的接口方案。

4.10 USB On-The-Go补充标准

USB On-The-Go是USB2.0规格的补充标准。它可使USB设备,例如播放器或手机,从USB周边设备变为USB主机,与其他USB设备连线通信。

4.11 USB Power Delivery

USB Power Delivery是USB开发者论坛在2012年7月5日发布的USB充电标准与技术。

USB-IF最新的USB命名规范,原来的USB 3.0和USB 3.1将会不再被命名,所有的USB标准都将被叫做USB 3.2,考虑到兼容性,USB 3.0至USB 3.2分别被叫做USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 2x2 。

Power Delivery(PD)快速充电技术,USB PD 2.0在2014年宣布的时候,明确要求只支持Type C。也就是说Type A/B的接头可以支持USB3.1 10Gbps的速度,但并不能支持PD快速充电,只能使用古老的Battery Charging Specification ("USB BC")充电协议。

PD 2.0通过复用CC信号线,进行充电协议的通讯。

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